教学目标
通过本项目学习和实践，使学生掌握互换性与标准化的基本概念及其在机械制造中的作用；了解零件加工误差的组成；掌握公差与配合的常用术语；掌握标准公差、基本偏差的概念及其查表方法；了解国家计量法的基本知识；了解游标卡尺、千分尺和工具显微镜的结构并掌握它们的测量使用方法。
教学重点和难点
重点：互换性、标准化的概念；标准公差、基本偏差的概念及其查表方法；游标卡尺、千分尺、和工具显微镜的使用方法。
难点：标准公差、基本偏差的查表方法；游标卡尺、千分尺和工具显微镜的使用方法。 学时分配 序号 1 2 3 4
教学内容
一、本课程的特点和作用
1．为后续专业课的学习打下基础；
2．今后工作的一个方向——产品质量检验。 二、本课程的任务
1．建立几何参数互换性与标准化的基本概念； 2．认识各种几何参数的公差标准的基本内容；
3．会初步选用公差和配合，对常见公差（尺寸、形位）要求会正确标注、解释和查用有关表格；
4．会正确选择、使用生产现场的常用量具和精密测量仪器，能对模具和典型零件几何量进行综合检测；
教学内容 互换性、标准化的概念、误差与公差的概念 公差与配合的常用术语 基本偏差及标准公差 实训：外圆和长度的测量 学时数 1 1.5 1.5 4 5．会设计光滑量规和简单的位置量规。 三、互换性的概念和作用 1．互换性的概念
机械产品在装配时，同一规格的零件或部件能够不经选择、不经修配、不经调整就能保证机械产品使用性能要求的一种特性（例：汽车、螺钉、白炽灯等）。
2．互换性的意义
运用互换性原理，组织专业化和协作化生产，形成规模经济，取得最佳经济效益。 3．互换性的种类
（1）完全互换（绝对互换）； （2）不完全互换（有限互换）； 4．互换性的作用
在设计、制造、使用和维修等方面体现。 四、零件的加工误差、公差和检测 1．加工误差
（1）尺寸误差——加工完的零件实际尺寸和理想尺寸之差； （2）形状误差——零件的实际形状和理想形状差异；
（3）位置误差——加工零件的表面、轴线、对称平面等之间的相互位置与理想位置的差异；
（4）表面粗糙度——加工零件表面上具有较小间距和峰谷所形成的微观的几何形状误差。
2．公差的概念
公差T——允许尺寸、形状、位置误差变动的范围。 公差T越小，加工越困难。 公差设定的原则——T3．检测
测量——测出量和标准值相比较，确定被测量的大小；
检验——确定被检零件参数是否在极限范围内，从而判断合格与否。 五、计量标准
标准分类如下：国际标准ISO、区域标准、国家标准GB、行业标准JB（或YB）、地方（或企业）标准QB等。
尺寸
> T
位置
> T
形状
>表面粗糙度。
六、优先数和优先数系
10国标GB321—80规定5个优先数系R5、R10、R20、R40、R80，公比分别为510、10、
2010、4010、8010。
七、公差与配合的常用术语 1．尺寸术语
（1）尺寸——以特定单位表示线性尺寸值的数值。如直径、长度、宽度、深度、中心
距、角度等。
（2）孔和轴
孔——通常是指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面（二平行平面或切平面形成的包容面）。
轴——通常是指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（二平行平面或切平面形成的被包容面）。
（3）基本尺寸D、d——设计给定的尺寸。通过强度、刚度或机械结构等方面计算或考虑确定的，一般取整数。它和上、下偏差构成完整的尺寸。
（4）实际尺寸Da、da——零件加工完成后，通过测量所得的孔、轴的尺寸。 （5）极限尺寸——允许零件尺寸变化的两个界限值（极端值），（孔）Dmax、Dmin；（轴）dmax、dmin，判断零件合格与否：实际尺寸是否在两极限尺寸之间。
2．偏差术语
偏差——实际尺寸或极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差，它可以是“+”、“—”、“0”。 （1）实际偏差——实际尺寸减去基本尺寸所得的代数差。
孔 Ea = Da – D； 轴 ea = da – d
（2）极限偏差——极限尺寸减去基本尺寸所得的代数差。 上偏差——最大极限尺寸和基本尺寸差的代数值 孔 ES = Dmax – D； 轴 es = dmax – d
下偏差——下偏差——最小极限尺寸和基本尺寸差的代数值。 孔 EI = Dmin—D； 轴 EI = Dmin—D
例：有一轴允许最大极限尺寸Ø20.05、 最小极限尺寸Ø 19.97，基本尺寸Ø20，求其上、下偏差。
解：es = 20.5—20 = +0.05；
ei = 19.97—20 = -0.03 得：Ø20+0.05 -0.03 3．公差术语
（1）公差——允许尺寸、形状、位置和表面粗糙度误差变动的范围。 尺寸公差T——允许实际尺寸变动的范围 。 孔的公差 TD = Dmax – Dmin= ES – EI 轴的公差 Td = dmax – dmin= es – ei
注意：公差为无符号的绝对值，但不允许为零。
（2）尺寸公差带图——用图来表示尺寸的公差和上、下偏差。如图1-1所示。
——零线，表示基本尺寸 ——零线上方为―+‖，下方为―—‖
——按适当比例画出上、下偏差所在的位置 ——单位为微米μm
4．配合术语 图1-1 配合——基本尺寸相同的相互结合的孔与轴公差带之间的关系。
间隙或过盈——孔德尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差。此差值为正时叫做间隙，用X表示；此差值为负时叫做过盈，用Y表示。
（1）间隙配合——具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合。此时，孔的公差带在轴的上面。如图1-2所示。
0+—+50Td-30Φ40
图1-2 最大间隙 Xmax = Dmax – dmin= ES – ei 最小间隙 Xmin = Dmin – dmax= EI – es
（2）过盈配合——具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合。此时，孔的公差带在轴的下面。如图1-3所示。
图1-3
最大过盈 Ymax = Dmin – dmax = EI – es 最小过盈 Y min= Dmax – dmin= ES – ei
（3）过渡配合——可能具有间隙或过盈的配合。此时，孔的公差带和轴的公差带相互交叠。如图1-4所示。
图1-4
最大间隙 Xmax = Dmax – dmin = ES – ei 最大过盈 Ymax = Dmin – dmax = EI – es 八、尺寸的公差与配合 1．标准公差 （1）标准公差等级
按GB/T1800.3—1998标准，基本尺寸1～500mm时，标准公差分为20级，IT01，IT0，IT1，IT2，IT3，„，IT18。其中IT01最高，等级依次降低，IT18最低。从标准公差数值表中可以看出，公差等级越高，公差值越小，加工难度越高；同一公差等级中，基本尺寸越大，公差值亦越大。
（2）公差值 （3）尺寸分段 2．基本偏差
（1）基本偏差及代号
基本偏差——国标规定用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差。国家标准对孔和轴各规定了28个公差带位置。
（2）表示方法
基本尺寸+基本偏差+公差等级，如Φ50H8。 （3）查表方法
查基本偏差值 —→ 查标准公差值 —→ 计算另一偏差值 例：查表确定Φ50H8的上、下偏差。
解：①基本偏差为H——下偏差EI ——0（查表2-4）；
②查公差值——IT8——39μm（查表2-2）；
③计算另一偏差——上偏差ES=EI+IT8=0+39=+39μm； Φ50H8（+0.039 0 ） 练习：查表确定上下偏差
Ф24f6、Ф50js7、Ф30k8、Ф35P6 九、国家计量法
我国于1985年9月经第六届全国人民代表大会常务委员会通过发布了《中华人民共和国计量法》。
1．计量标准器具 （1）计量基准 （2）计量标准 2．计量检定
（1）采用一定等级的计量标准对新制造的计量器具检定，判断其是否合格； （2）采用一定等级的计量标准定期对使用过程中的计量标准器和工作计量器具检定，判断其是否合格。
3．计量器具的管理
计量法规定，制造、修理计量器具的企事业单位，必须具备与所制造、修理的计量器具相适应的设施、人员和检定仪器设备，经县级以上人民政府计量行政部门考核合格，取得《制造计量器具许可证》或者《修理计量器具许可证》。
十、外圆和长度检测 1．实训目的
（1）熟悉游标卡尺、深度游标卡尺的结构及使用方法； （2）外径千分尺的结构，掌握其使用方法； （3）工具显微镜的结构，掌握其使用方法；
2．认识各类游标卡尺、各类外径千分尺
通过图片和实物例举认识各类游标卡尺、外径千分尺。 3．游标卡尺的种类
（1）按测量范围分：0～150mm、0～200mm、0～300mm、0～500mm、0～1000mm、0～2000mm、0～3000mm
（2）按分度值分：0.02mm、0.05mm 4．游标卡尺的使用步骤
（1）擦干净零件被测表面和千分尺的测量面； （2）校对游标卡尺的零位
若零位不能对正时，记下此时得代数值，将零件的各测量数据减去该代数值； （3）用游标卡尺测量标准量块，根据标准量块值熟悉掌握游标尺卡脚和工件接触的松紧程度；
（4）根据零件的图纸标注要求，选择合适的游标卡尺和深度游标卡尺；
（5）如果测量外圆，应在圆柱体不同截面、不同方向测量3—5点，记下读数；若测量长度，可沿圆周位置测量几点，记录读数；
（6）测量外圆时，可用不同分度值的计量器具测量，对结果进行比较，判断测量的准确性；
（7）剔除粗大误差的实测值后，将其余数据取平均值并和图纸要求比较，判断其合格性。
5．千分尺的种类
（1）按测量范围分：0～25mm、25～50mm、50～75mm、75～100mm、100～125mm （2）按分度值分：0.01mm 6．千分尺使用步骤
（1）擦干净零件被测表面和千分尺的测量面； （2）校对外径千分尺的零位；
（3）根据零件的图纸标注要求，选择合适规格的千分尺；
（4）如果测量外圆，应在圆柱体不同截面、不同方向测量3—5点，记下读数；若测量长度，可沿圆周位置测量几点，记录读数；
（5）剔除粗大误差的实测值后，将其余数据取平均值并和图纸要求比较，判断其合格性。
7．使用外径千分尺注意事项
（1）微分筒和测力装置在转动时不能过分用力；
（2）当转动微分筒带动活动测头接近被测工件时，一定要改用测力装置旋转接触被测工件，不能直接旋转微分筒测量工件；
（3）当活动测头与固定测头卡住被测工件或锁住锁紧装置时，不能强行转动微分筒； （4）测量时，应手握隔热装置，尽量减少手和千分尺金属部分接触；
（5）外径千分尺使用完毕，应用布擦干净，在固定测头和活动测头的测量面间留出空隙，放入盒中。如长期不使用可在测量面上涂上防锈油，置于干燥处。
8．工具显微镜测量
（1）通过图片和实物介绍工具显微镜基本结构
仪器的光学系统由瞄准显微镜系统和投影读数系统组成。
瞄准显微镜系统：照明灯通过聚光镜、可变光栏、滤色片和反光镜照明置于玻璃工作台上的被测件，显微镜的物镜及棱镜的转折将被测件清晰地成像于米字分划板上，最后用目镜进行瞄准。
投影读数系统：X坐标玻璃㎜分划尺的刻线在照明系统的照明下，由投影物镜通过转像系统成像于投影屏上，并在投影屏上进行读数。Y坐标读数系统的光路也基本相同。
（2）工具显微镜测量步骤
在测量过程中，每进行一次瞄准后，需作一次读数。同一X坐标值Y方向先后两次读数之差值，即为先后瞄准对应的两个被测位置时该坐标Y滑台的移动量，也就是Y方向被测尺寸的测量值；同样，同一Y坐标值X方向先后两次读数之差值，即为先后瞄准对应的两个被测位置时该坐标X滑台的移动量，也就是X方向被测尺寸的测量值。角度测量的基本原理与上类似，在供测量角度的附件中设置有精密的转动轴系，角度基准元件——光学度盘及相应的角度读数装置。
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